一种轻质双曲薄壳钢结构支撑系统及使用方法

技术领域

本申请涉及钢结构施工工具的技术领域，尤其是涉及一种轻质双曲薄壳钢结构支撑系统及使用方法。

背景技术

随着人们生活水平和建筑技术技术的发展提升，如今越来越多的商场、体育场等建筑在屋顶设计使用网壳结构的双曲薄壳泡泡网壳，相较传统的平板网架结构采光屋盖，网壳结构具有受力性能好、刚度大、自重小、用钢量省的优点，同时本身的曲面造型别致美观，是适用于中、大跨度建筑屋顶采光设计的一种较理想的结构型式。

在安装泡泡网壳时，需要先设置临时支撑系统，通常会在屋顶洞口处设置支撑胎架，再在支撑胎架上焊接立柱来对泡泡网壳的节点进行临时支撑和固定，在泡泡网壳结构完全焊接完毕后，再拆除支撑胎架和立柱。

针对上述中的相关技术，发明人发现，使用立柱支撑节点时，需要根据工程需要对立柱进行切割以适应不同高度、角度的节点，使立柱成为该节点的专用立柱，在完成泡泡网壳的施工后，立柱很难再匹配其它工程使用，适用范围较小且比较浪费材料。

发明内容

为了扩大支撑系统的适用范围，节约建筑材料的使用，本申请提供一种轻质双曲薄壳钢结构支撑系统及使用方法。

第一方面，本申请提供的一种轻质双曲薄壳钢结构支撑系统采用如下的技术方案：

一种轻质双曲薄壳钢结构支撑系统，包括支撑胎架、设置在支撑胎架上的滑轨以及支撑立柱，所述支撑立柱包括：

滑动机构，可拆卸滑动连接滑轨；

支撑机构，用于支撑和固定节点；

升降机构，设置在滑动机构和支撑机构之间，用于调节支撑机构的高度。

通过采用上述技术方案，在支撑节点时，使用滑动机构对准节点预定安装位置，升起支撑机构对节点进行支撑固定即可，滑动机构可沿滑轨滑动，使每个支撑立柱都可以对准同一滑轨上的任一节点预定安装位置；支撑机构可升降，能够使支撑立柱适用不同高度的节点，能够应用于不同的网壳结构支撑工程中，扩大了支撑系统的适用范围。支撑立柱可拆卸、可调节，能够重复利用，也减少了支撑系统的建筑材料使用。

可选的，所述滑动机构包括：

滑动座，滑动套设在滑轨上；

支撑轮，设置在滑动座内，滚动抵接滑轨；

锁停组件，设置在滑动座上，用于固定滑动座在滑轨上的位置。

通过采用上述技术方案，滑动座通过锁停组件可以停在滑轨上，支撑轮可以减少滑动座在滑轨上滑动时的摩擦。

可选的，所述滑轨的侧壁上设有齿条，所述锁停组件包括：

双向螺杆，转动连接在滑动座上，两端设有不同旋向的外螺纹；

锁停钳爪，滑动设置在滑动座内，设有两个，分别与双向螺杆的两个螺纹部螺纹连接，朝向齿条的侧壁上设有与齿条形状适配的插接齿。

通过采用上述技术方案，转动双向螺杆，就可以实现对两个锁停钳爪的开合控制，实现锁停钳爪与齿条的插接和分离，进而实现滑动座的锁停和解锁。

可选的，所述滑动机构还包括设置在滑动座内的导向轮，导向轮滚动抵接滑轨的两个相对侧壁。

通过采用上述技术方案，导向轮可以从水平方向支撑滑动座，使滑动座在移动时更加平稳。

可选的，所述支撑机构包括：

支撑座；

支撑螺杆，螺纹连接并穿设在支撑座上；

支撑盘，球铰接在支撑螺杆的顶端；

固定组件，设置在支撑座上，用于固定节点。

通过采用上述技术方案，支撑螺杆的高度可调，支撑盘的角度可调，可以使支撑盘能够更平稳地平稳支撑节点。

可选的，所述固定组件包括：

固定螺杆，沿支撑座周向滑动连接在支撑座上；

压板，套设在固定螺杆上，与支撑盘共同夹持节点；

固定螺母，螺纹连接固定螺杆，与压板抵接。

通过采用上述技术方案，使用旋紧固定螺母将压板压紧在节点上，可以使支撑盘和压板共同将节点夹持固定；固定螺杆可沿支撑座周向滑动，能够适用于不同尺寸和方向的节点。

可选的，所述支撑座为圆柱体，所述支撑螺杆和支撑盘的组合沿支撑座的中轴线周向均匀间隔设有多组，并在支撑座的中轴线处也设有一组。

通过采用上述技术方案，在使用支撑机构支撑节点时，先将支撑座中心处的支撑螺杆旋起，使上面的支撑盘先支撑节点中部，再调节其它的支撑螺杆，使各个支撑盘支撑节点底面，可以更好地支撑节点的双曲底面，支撑效果更稳定。

可选的，所述升降机构包括：

螺纹筒，固定连接在滑动机构上；

升降螺杆，螺纹连接在螺纹筒内，顶端转动连接支撑座；

齿轮，同轴固定连接在升降螺杆上；

所述升降机构设有两组，两组中的升降螺杆旋向相反，齿轮相互啮合。

通过采用上述技术方案，转动任一升降螺杆就可以使两个升降螺杆同时转动，进而带动支撑座升降，两组升降机构也可以提高支撑立柱的稳定性。

可选的，所述支撑座底端固定连接有加强筒，所述升降螺杆转动穿设在加强筒内。

通过采用上述技术方案，加强筒用于加强升降螺杆与支撑座之间的连接强度，当支撑座与升降螺杆之间存在非竖直方向荷载时，加强筒可以将和荷载分散到升降螺杆上。

第二方面，本申请提供的一种轻质双曲薄壳钢结构支撑系统的使用方法采用如下的技术方案：

一种轻质双曲薄壳钢结构支撑系统的使用方法，包括以下步骤：

S1：在屋顶架设支撑胎架，确保节点预定安装位置在竖直方向上能够正对支撑胎架的横梁；

S2：在支撑胎架的横梁上安装滑轨，确保滑轨水平安装；

S3：将支撑立柱安装到滑轨上，移动滑动机构，使支撑机构竖直方向上正对节点预定安装位置；

S4：使用吊机将节点移动到预定安装位置，操作升降机构使支撑机构上升，调整支撑机构支撑并固定节点；

S5：待泡泡网壳结构焊接完成后，将支撑机构拆离节点并降下，拆除支撑立柱；

S6：拆除支撑胎架，拆掉滑轨。

通过采用上述技术方案，

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.滑动机构可沿滑轨滑动，使每个支撑立柱都可以对准同一滑轨上的任一节点预定安装位置；支撑机构可升降，能够使支撑立柱适用不同高度的节点，能够应用于不同的网壳结构支撑工程中，扩大了支撑系统的适用范围。支撑立柱可拆卸、可调节，能够重复利用，也减少了支撑系统的建筑材料使用；

2.支撑螺杆的高度和水平方向上的位置可调，支撑盘的角度可调，可以使支撑盘能够更平稳地平稳支撑节点；

3.在使用支撑机构支撑节点时，先将支撑座中心处的支撑螺杆旋起，使上面的支撑盘先支撑节点中部，再调节其它的支撑螺杆，使各个支撑盘支撑节点底面，可以更好地支撑节点的双曲底面，支撑效果更稳定；

4.加强筒用于加强升降螺杆与支撑座之间的连接强度，当支撑座与升降螺杆之间存在非竖直方向荷载时，加强筒可以将和荷载分散到升降螺杆上。

附图说明

图1是本申请的整体结构示意图；

图2是本申请支撑立柱的结构示意图；

图3是本申请支撑立柱另一视角的结构示意图；

图4是本申请滑动机构的剖视结构示意图；

图中，100、屋顶；1、支撑胎架；2、滑轨；21、齿条；3、支撑立柱；31、滑动机构；311、滑动座；312、支撑轮；313、锁停组件；3131、双向螺杆；3132、锁停钳爪；3133、手轮；314、导向轮；32、支撑机构；321、支撑座；322、支撑螺杆；323、支撑盘；324、固定组件；3241、固定螺杆；3242、压板；3243、固定螺母；325、加强筒；33、升降机构；331、螺纹筒；332、升降螺杆；333、齿轮。

实施方式

以下结合附图1-附图4，对本申请作进一步详细说明。

本申请提出一种轻质双曲薄壳钢结构支撑系统，参照图1和图2，包括支撑胎架1、滑轨2以及支撑立柱3。支撑胎架1架设在屋顶100上，完全覆盖屋顶100洞口处；滑轨2设置在支撑胎架1上；支撑立柱3滑动设置在滑轨2上，用于支撑节点。

参照图2和图3，滑轨2为矩形截面，沿支撑胎架1横梁的走向设置。滑轨2的两侧设有齿条21，顶部一体成型设有挡边。

支撑立柱3包括滑动机构31、支撑机构32以及升降机构33。滑动机构31沿滑轨2滑动设置，升降机构33固定设置在滑动机构31的顶端，支撑机构32设置在升降机构33的顶端，通过升降机构33可以实现支撑机构32的升降。滑动机构31可沿滑轨2滑动，使每个支撑立柱3都可以对准同一滑轨2上的任一节点预定安装位置；支撑机构32可升降，能够使支撑立柱3适用不同高度的节点，能够应用于不同的网壳结构支撑工程中，扩大了支撑系统的适用范围。支撑立柱3可拆卸、可调节，能够重复利用，也减少了支撑系统的建筑材料使用。

参照图2和图4，滑动机构31包括滑动座311、支撑轮312、锁停组件313以及导向轮314。滑动座311纵截面为U形，开口朝下罩在滑轨2外。支撑轮312通过支座转动连接在滑动座311的内顶壁上，滚动抵接滑轨2的顶面。本申请实施例中支撑轮312设有四个，沿滑动座311的长度方向间隔设置。

导向轮314通过支座转动连接在滑动座311的两个相对内侧壁上，滚动抵接滑轨2在齿条21下侧的侧壁，对滑动座311的滑动起导向作用。本申请实施例中，导向轮314设有两组，分别设置在滑动座311的两个相对侧壁上，每组四个，间隔设置。

锁停组件313包括双向螺杆3131、锁停钳爪3132以及手轮3133。双向螺杆3131转动穿设在滑动座311的中部，两端设有旋向不同、螺距相同的单线螺纹。锁停钳爪3132纵截面为L形，下端朝向齿条21弯折并设有插接齿，插接齿的形状与齿条21的齿形适配。锁停钳爪3132的顶端抵接滑动座311内顶壁，并对称设有两个，双向螺杆3131两个不同旋向螺纹端分别与两个锁停钳爪3132螺纹连接，当转动双向螺杆3131时，就可以实现对两个锁停钳爪3132的开合控制，实现锁停钳爪3132与齿条21的插接和分离，进而实现滑动座311的锁停和解锁。手轮3133固定焊接在双向螺杆3131的两端，与双向螺杆3131同轴，便于操作者从滑轨2的任意一侧转动手轮3133。

当锁停钳爪3132插接齿条21时，锁停钳爪3132的下端位于滑轨2挡边的下方，可以防止锁停钳爪3132向上脱离滑轨2；当两个锁停钳爪3132张开时，下端脱离挡边，即可将整个支撑立柱3取下。

参照图2和图3，升降机构33包括螺纹筒331、升降螺杆332以及齿轮333。螺纹筒331垂直焊接在滑动座311的顶端，上端开口并设有内螺纹。螺纹筒331的周向外侧壁与滑动座311顶面之间焊接有三角形的加强筋，用于增强螺纹筒331与滑动座311之间的连接强度。升降螺杆332螺纹连接螺纹筒331，上端穿出螺纹筒331。齿轮333同轴固定焊接在升降螺杆332的上部。升降机构33设有两组，两个螺纹筒331之间焊接有矩形的加强板，用于加强螺纹筒331的结构强度；两个齿轮333相互啮合，两个升降螺杆332的螺纹旋向相反，当一个升降螺杆332转动时，会带动另一个升降螺杆332同时转动，又因为两个升降螺杆332转动方向相反，螺纹方向相反，所以两个升降螺杆332可以同步升降。齿轮333的底端一体成型设有六角形棱柱，便于操作者使用工具旋拧齿轮333。

支撑机构32包括支撑座321、支撑螺杆322、支撑盘323、固定组件324以及加强筒325。支撑座321为圆盘形，与升降螺杆332的顶端转动连接。加强筒325焊接在支撑座321的底面上，与支撑座321之间焊接有三角形的加强筋，升降螺杆332转动穿设在加强筒325中。加强筒325用于加强升降螺杆332与支撑座321之间的连接强度，当支撑座321与升降螺杆332之间存在非竖直方向荷载时，加强筒325可以将和荷载分散到升降螺杆332上。支撑螺杆322垂直螺纹连接支撑座321，上端螺纹连接有螺母，旋紧螺母抵紧支撑座321可以对支撑螺杆322起到防松的作用。

支撑盘323球铰接在支撑螺杆322的顶端。支撑螺杆322的顶端设有球铰接座，支撑盘323包括圆形的盘面以及焊接在盘面底面中心处的铰接球。节点的底面通常为双曲弧面，球铰接可以使支撑盘323能以各种角度支撑节点的底面。支撑螺杆322和支撑盘323的组合设有多组，本申请实施例中，在支撑座321中轴线处设有一组，支撑盘323较大，沿支撑座321中轴线轴向均匀间隔设有八组，支撑盘323较小。

固定组件324包括固定螺杆3241、压板3242以及固定螺母3243。支撑座321上设有竖直贯通的弧形槽，弧形槽与支撑座321同轴，固定螺杆3241滑动穿设在弧形槽内。固定螺杆3241上螺纹连接有两个螺母，螺母和支撑座321之间设有防松垫片，将两个螺母向支撑座321旋拧，即可将固定螺杆3241固定在支撑座321上。本申请实施例中弧形槽设有六个，沿支撑座321中轴线周向均匀间隔设置，每个弧形槽内均设有一个固定螺杆3241。固定螺杆3241可沿支撑座321周向滑动，能够适用于不同尺寸和方向的节点。

压板3242为矩形板，两端分别设有通孔，并通过通孔套设在两个固定螺杆3241上，通孔的直径大于固定螺杆3241的直径。压板3242和支撑盘323共同夹持固定节点。固定螺母3243为六角螺母，底端设有球形凸面，球形凸面的直径大于通孔直径，将固定螺母3243旋紧，球形凸面会顶入通孔中，将压板3242向节点抵推，使压板3242能够压紧各种安装角度的节点。压板3242底面硫化有橡胶层，可以使压板3242压紧节点更牢固。

本申请还提出一种轻质双曲薄壳钢结构支撑系统的使用方法，步骤如下：

在屋顶100架设支撑胎架1，确保节点预定安装位置在竖直方向上能够正对支撑胎架1的横梁。

在支撑胎架1的横梁上沿横梁走向安装滑轨2，确保滑轨2水平安装。

将支撑立柱3安装到滑轨2上，移动滑动机构31，使支撑机构32竖直方向上正对节点预定安装位置，转动手轮3133使锁停钳爪3132插接齿条21。

使用吊机将节点移动到预定安装位置，转动齿轮333，使支撑座321上升，当中间较大的支撑盘323快要接触节点时，调节支撑螺杆322，使较大的支撑盘323支撑节点底面中部，再调整其它较小的支撑盘323支撑节点的底面。依次将固定螺杆3241穿入对应支撑座321的弧形槽内，安装螺母和垫片，调整固定螺杆3241的高度和位置，旋紧安装螺母。将安装压板3242套在固定螺杆3241上，旋入固定螺母3243，使安装压板3242压紧节点，完成节点的支撑和固定。

待泡泡网壳结构焊接完成后，拆除固定螺母3243和压板3242，降下支撑机构32，转动手轮3133张开两个锁停钳爪3132，拆除支撑立柱3。

拆除支撑胎架1，拆掉安装在支撑胎架1上的滑轨2即可回收支撑系统。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，其中相同的零部件用相同的附图标记表示。故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。